论文部分内容阅读
【摘 要】矿产资源的开发利用为经济建设提供了物质基础，然而随着经济的快速增长，由于矿业开发所导致的环境污染和生态破坏问题也与日俱增。因此，进行矿山环境的恢复治理工作，坚持“在开发中保护，在保护中开发”的原则，对矿产资源开发与生态保护实行统筹考虑、统一安排， 最大限度的减少矿产资源开发利用过程中的环境污染和生态破坏，逐步治理历史遗留的矿山环境问题，构建“和谐矿山环境”是当务之急。
【关键词】露采矿山；环境恢复；综合治理
某矿由于多年开采存在了诸多的环境地质问题，直接制约着矿山的正常发展，同时危及周边村庄的经济、环境和民众的安全。 为了确保当地经济持续健康发展，防治矿山开采带来的环境地质问题，实现矿山经济效益、社会效益和环境效益的全面提高，矿山环境保护和恢复治理工作的开展已迫在眉睫。
1.矿山基本情况及地质环境背景
该煤矿区属丘陵地貌，地形起伏不平，矿区最高海拔标高+279.8m，最低海拔标高+120m，一般+150～+200m。区内植被发育，林木茂盛，区内无常年河流，矿区东北约100m处有一水库，库容较小，水量受大气降水量的影响。矿区属亚热带潮湿气候，历年年平均降雨量1500mm，年平均蒸发量1460mm，年平均气温16-18℃，每年4-6月为雨季。矿区内出露的地层自老到新有二叠系下统茅口组（P1m）、二叠系上统龙潭组官山段（P2l1）、老山段上中下亚段（P2l21-3）、王潘里段（P2l3）、狮子山段（P2l4）、二叠系上统长兴组（P2c）、三叠系下统大冶组（T1d）和第四系（Q）。矿区构造复杂，褶皱、断层、裂隙构造均较发育。矿坑主要充水水源为龙潭组的构造裂隙水，充水通道主要为小断层、自然（和人为）裂隙及封孔质量不佳的钻孔。该煤矿主要开采B4煤层，由该煤层顶底板岩石物理力学性质得知B4煤层直接顶底板粉砂岩为中等坚硬岩石，老顶细砂岩为Ⅳ级相当坚硬岩石。
2.矿山主要地质环境问题
2.1地面沉陷
根据调查，到目前为止，矿内未发现地面沉陷现象。但由于该煤矿采用的是地下开采方式，井下开采可能会造成上覆岩层垮落、移动及地表变形、下沉、塌陷等地质灾害。目前矿井尚无实际的岩层移动观测资料，参照类似矿区资料，采动下山移动角β取60°，上山移动角γ取70°，走向移动角δ取65°。依此估算矿井采煤地表沉降范围面积约为1.8310km2。 因此在生产中应加强对地面塌陷灾害的监测和防治，确定崩落范围。
2.2矸石场稳定性
通过实地野外调查可知，矿区矸石堆与煤场相邻，目前矸石堆放场地范围长约200m、宽约80m，高约40m，矸石堆放坡度20-35°。随着开采的进一步进行，产生的煤矸石量增大，使得矸石堆堆放的高度和坡度也会相应的增大，另外由于矸石堆放时没有进行压实处理造成矸石堆比较松散，因此综合评价矸石堆的稳定性较差，如不进行合理的坡度设计，易发生矸石场失稳。即在强降雨及采矿工程扰动情况下有发生滑坡、崩塌和泥石流的可能。
2.3地形地貌及土地资源的破坏
该矿区内的土地利用类型主要以林地为主，为集体所有土地。该煤矿建设项目主要由煤矸石堆放场、矿区厂房及生活管理区、矿区道路、采煤井筒等组成。矿区的开发建设不可避免地要破坏及占用原地形地貌和植被。造成土地破坏的环节主要有：采矿井筒的挖损，煤矸石堆放场、矿部厂房及生活管理区、矿区道路的压占等。该煤矿建设对土地的破坏方式主要为挖损及压占。该煤矿对土地造成挖损土地重度破坏的面积为59.75m2，压占土地重度破坏的面积34446m2。
3.矿山地质环境恢复治理的主要方法
3.1矸石场的治理
该煤矿矸石堆放是主要地质环境影响因素，规划对矸石堆进行规范管理，即修建挡墙，截水沟、沉淀池等。即在矿山矸石场下部浆砌矸石挡墙；为避免矸石被雨水冲击产生泥石流，在冲沟上部及两侧修筑截水沟；为避免污染水源，设置沉淀池。矿山服务年限届满以后，对矸石进行清运，并采用覆土造林，使土地得到恢复。
由于矸石堆的高度较高，坡度较大，为了保持矸石堆的稳定性，在矸石坡面上设置矸石挡墙，设计为垂直式挡墙，墙高5.0m，墙顶宽1.0m，墙面坡比1：0.25；挡墙基础深1.0～2.0m；墙顶根据坡面地形控制，设计矸石场挡墙总长123m。矸石挡墙为浆砌块石结构，水泥砂浆抹面。墙身设置泄水孔，孔径5cm，孔洞外倾10%，水平间距5m，竖向间距2m，共2排。
为防止坡地积水对矸石堆的冲刷及矸石堆淋滤水的漫流对地表水的污染和土地污染破坏，设计在矸石堆四周设计截水沟，将水汇聚、沉淀后，排入矿部排水系统中。根据当地的暴雨强度、径流系数、汇水面积以及考虑当地地形地貌截水沟采用矩形断面，过水断面深0.4m、宽0.4m，侧壁及底板厚度0.3m，每延米方量0.54m3。
沉淀池为现浇钢筋混凝土池，并在池底设置了一层防水层。该沉淀池设计长12m，宽6m，高4m，池底厚0.5m，池壁厚0.3m。沉淀池分别从6m宽的两头进水，进水口0.4m*0.4m，暴雨期间，汇流的雨水夹杂碎矸石等颗粒进入沉淀池，若雨水中悬浮物过大可在进水口前加一道细格栅，雨水被收集到沉淀池后，悬浮物经过重力沉降进入污泥斗， 上清液在暴雨过后或者液位到一定高度后，通过水泵排出，污泥留在污泥斗，多次暴雨后积累的污泥，可以通过穿孔排泥管经排泥泵排出，或排入矸石堆场。该沉淀池可容纳当地暴雨时间连续60min 暴雨强度，若暴雨时间过长，排水泵将自动启动排水上清液。
3.2林地恢复
矿山服务年限届满以后，对矸石进行清运，对现在的矸石场位置进行土地平整，然后采用覆土造林，使土地得到恢复。本次林地恢复治理，设计种植当地树种，如樟树、竹林、杉树、油茶树等。据概略测算，本次矸石场及附近恢复林地面积约14267m2；设计间距按照3m计算，约需植树1586株；覆营养土厚度按0.5m计算，约需覆营养土7133.5m3，营养土以浅黄色、黄白色、黄褐色含砾砂质土、砂质亚粘土为主，粉粒含量较高，持水性能强。
3.3井口封闭
矿山闭坑后，各井口需要做封闭治理。各个井口需回填夯实，加盖井口盖板。各井口盖板设计成方形，盖板为预制钢筋混凝土结构。斜井回填20m 并在回填底部设置钢筋混凝土挡板， 采用现浇钢筋混凝土结构，各立井全部回填。井口用预制混凝土板封闭后，拟在其上覆土进行植草绿化治理。 草坪类型：爬山虎、狗牙根、百喜草。
3.4矿山地质环境监测工程
在矿产资源开采过程中， 对矿山地质环境变化情况实施动态监测。 监测内容包括：矿山建设及采矿活动可能引发的崩塌、滑坡、含水层破坏、地面沉降、地形地貌景观破坏，矸石堆稳定性，污水排放污染情况等。监测方法：对地形地貌景观进行人工现场调查，现场测量监测；对含水层破坏采取地下水位观测，水质取样分析监测；对采矿引发的地面沉降观测采取布置地面沉降观测站进行长期观测。
4.结论
该矿区采矿对地质环境的影响主要有占用、破坏林地；矸石堆放，污染地表水，采矿破坏原生地形地貌等。矿山地质环境防治工程主要有矸石场治理、林地恢复、井口封闭、矿山地质环境监测工程等。矿山在开采过程中要加强地质环境监测，及时向有关部门通报崩塌、滑坡、水土流失及风的侵袭监测结果，切实搞好地质环境保护工作。
【关键词】露采矿山；环境恢复；综合治理
某矿由于多年开采存在了诸多的环境地质问题，直接制约着矿山的正常发展，同时危及周边村庄的经济、环境和民众的安全。 为了确保当地经济持续健康发展，防治矿山开采带来的环境地质问题，实现矿山经济效益、社会效益和环境效益的全面提高，矿山环境保护和恢复治理工作的开展已迫在眉睫。
1.矿山基本情况及地质环境背景
该煤矿区属丘陵地貌，地形起伏不平，矿区最高海拔标高+279.8m，最低海拔标高+120m，一般+150～+200m。区内植被发育，林木茂盛，区内无常年河流，矿区东北约100m处有一水库，库容较小，水量受大气降水量的影响。矿区属亚热带潮湿气候，历年年平均降雨量1500mm，年平均蒸发量1460mm，年平均气温16-18℃，每年4-6月为雨季。矿区内出露的地层自老到新有二叠系下统茅口组（P1m）、二叠系上统龙潭组官山段（P2l1）、老山段上中下亚段（P2l21-3）、王潘里段（P2l3）、狮子山段（P2l4）、二叠系上统长兴组（P2c）、三叠系下统大冶组（T1d）和第四系（Q）。矿区构造复杂，褶皱、断层、裂隙构造均较发育。矿坑主要充水水源为龙潭组的构造裂隙水，充水通道主要为小断层、自然（和人为）裂隙及封孔质量不佳的钻孔。该煤矿主要开采B4煤层，由该煤层顶底板岩石物理力学性质得知B4煤层直接顶底板粉砂岩为中等坚硬岩石，老顶细砂岩为Ⅳ级相当坚硬岩石。
2.矿山主要地质环境问题
2.1地面沉陷
根据调查，到目前为止，矿内未发现地面沉陷现象。但由于该煤矿采用的是地下开采方式，井下开采可能会造成上覆岩层垮落、移动及地表变形、下沉、塌陷等地质灾害。目前矿井尚无实际的岩层移动观测资料，参照类似矿区资料，采动下山移动角β取60°，上山移动角γ取70°，走向移动角δ取65°。依此估算矿井采煤地表沉降范围面积约为1.8310km2。 因此在生产中应加强对地面塌陷灾害的监测和防治，确定崩落范围。
2.2矸石场稳定性
通过实地野外调查可知，矿区矸石堆与煤场相邻，目前矸石堆放场地范围长约200m、宽约80m，高约40m，矸石堆放坡度20-35°。随着开采的进一步进行，产生的煤矸石量增大，使得矸石堆堆放的高度和坡度也会相应的增大，另外由于矸石堆放时没有进行压实处理造成矸石堆比较松散，因此综合评价矸石堆的稳定性较差，如不进行合理的坡度设计，易发生矸石场失稳。即在强降雨及采矿工程扰动情况下有发生滑坡、崩塌和泥石流的可能。
2.3地形地貌及土地资源的破坏
该矿区内的土地利用类型主要以林地为主，为集体所有土地。该煤矿建设项目主要由煤矸石堆放场、矿区厂房及生活管理区、矿区道路、采煤井筒等组成。矿区的开发建设不可避免地要破坏及占用原地形地貌和植被。造成土地破坏的环节主要有：采矿井筒的挖损，煤矸石堆放场、矿部厂房及生活管理区、矿区道路的压占等。该煤矿建设对土地的破坏方式主要为挖损及压占。该煤矿对土地造成挖损土地重度破坏的面积为59.75m2，压占土地重度破坏的面积34446m2。
3.矿山地质环境恢复治理的主要方法
3.1矸石场的治理
该煤矿矸石堆放是主要地质环境影响因素，规划对矸石堆进行规范管理，即修建挡墙，截水沟、沉淀池等。即在矿山矸石场下部浆砌矸石挡墙；为避免矸石被雨水冲击产生泥石流，在冲沟上部及两侧修筑截水沟；为避免污染水源，设置沉淀池。矿山服务年限届满以后，对矸石进行清运，并采用覆土造林，使土地得到恢复。
由于矸石堆的高度较高，坡度较大，为了保持矸石堆的稳定性，在矸石坡面上设置矸石挡墙，设计为垂直式挡墙，墙高5.0m，墙顶宽1.0m，墙面坡比1：0.25；挡墙基础深1.0～2.0m；墙顶根据坡面地形控制，设计矸石场挡墙总长123m。矸石挡墙为浆砌块石结构，水泥砂浆抹面。墙身设置泄水孔，孔径5cm，孔洞外倾10%，水平间距5m，竖向间距2m，共2排。
为防止坡地积水对矸石堆的冲刷及矸石堆淋滤水的漫流对地表水的污染和土地污染破坏，设计在矸石堆四周设计截水沟，将水汇聚、沉淀后，排入矿部排水系统中。根据当地的暴雨强度、径流系数、汇水面积以及考虑当地地形地貌截水沟采用矩形断面，过水断面深0.4m、宽0.4m，侧壁及底板厚度0.3m，每延米方量0.54m3。
沉淀池为现浇钢筋混凝土池，并在池底设置了一层防水层。该沉淀池设计长12m，宽6m，高4m，池底厚0.5m，池壁厚0.3m。沉淀池分别从6m宽的两头进水，进水口0.4m*0.4m，暴雨期间，汇流的雨水夹杂碎矸石等颗粒进入沉淀池，若雨水中悬浮物过大可在进水口前加一道细格栅，雨水被收集到沉淀池后，悬浮物经过重力沉降进入污泥斗， 上清液在暴雨过后或者液位到一定高度后，通过水泵排出，污泥留在污泥斗，多次暴雨后积累的污泥，可以通过穿孔排泥管经排泥泵排出，或排入矸石堆场。该沉淀池可容纳当地暴雨时间连续60min 暴雨强度，若暴雨时间过长，排水泵将自动启动排水上清液。
3.2林地恢复
矿山服务年限届满以后，对矸石进行清运，对现在的矸石场位置进行土地平整，然后采用覆土造林，使土地得到恢复。本次林地恢复治理，设计种植当地树种，如樟树、竹林、杉树、油茶树等。据概略测算，本次矸石场及附近恢复林地面积约14267m2；设计间距按照3m计算，约需植树1586株；覆营养土厚度按0.5m计算，约需覆营养土7133.5m3，营养土以浅黄色、黄白色、黄褐色含砾砂质土、砂质亚粘土为主，粉粒含量较高，持水性能强。
3.3井口封闭
矿山闭坑后，各井口需要做封闭治理。各个井口需回填夯实，加盖井口盖板。各井口盖板设计成方形，盖板为预制钢筋混凝土结构。斜井回填20m 并在回填底部设置钢筋混凝土挡板， 采用现浇钢筋混凝土结构，各立井全部回填。井口用预制混凝土板封闭后，拟在其上覆土进行植草绿化治理。 草坪类型：爬山虎、狗牙根、百喜草。
3.4矿山地质环境监测工程
在矿产资源开采过程中， 对矿山地质环境变化情况实施动态监测。 监测内容包括：矿山建设及采矿活动可能引发的崩塌、滑坡、含水层破坏、地面沉降、地形地貌景观破坏，矸石堆稳定性，污水排放污染情况等。监测方法：对地形地貌景观进行人工现场调查，现场测量监测；对含水层破坏采取地下水位观测，水质取样分析监测；对采矿引发的地面沉降观测采取布置地面沉降观测站进行长期观测。
4.结论
该矿区采矿对地质环境的影响主要有占用、破坏林地；矸石堆放，污染地表水，采矿破坏原生地形地貌等。矿山地质环境防治工程主要有矸石场治理、林地恢复、井口封闭、矿山地质环境监测工程等。矿山在开采过程中要加强地质环境监测，及时向有关部门通报崩塌、滑坡、水土流失及风的侵袭监测结果，切实搞好地质环境保护工作。